JPH0771028B2

JPH0771028B2 - エコ−消去装置

Info

Publication number: JPH0771028B2
Application number: JP61162097A
Authority: JP
Inventors: 和則猪飼; 好男佐藤; 和久椿
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1986-07-11
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPS6318828A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電話器の２線−４線変換を行うハイブリッド
回路における側音の除去，拡声電話及び電子会議システ
ムにおけるスピーカとマイクロホンとの間の音響結合の
切断等に利用するエコー消去装置に関するものである。

（従来の技術）従来のエコーキャンセラを第４図により説明する。第４
図は、本発明の一実施例に適用される従来のエコーキャ
ンセラを含む系の概略ブロック図である。同図におい
て、１′は受信入力ディジタル信号の入力端、２′はD/
A変換器、３′は２線−４線変換を行うハイブリッド回
路，給電器及び２線回路からなるエコーパス、４′はバ
ランス回路、５′は電話器、６′はA/D変換器、７′は
送信ディジタル出力信号の出力端、８′はエコーキャン
セラである。受信入力端１′はD/A変換器２′とエコー
キャンセラ８′に、D/A変換器２′はエコーパス３′
に、エコーパス３′はバランス回路４′，電話器５′及
びA/D変換器６′にそれぞれ接続されている。また、A/D
変換器６′はエコーキャンセラ８′に、エコーキャンセ
ラ８′は送信出力信号出力端７′にそれぞれ接続されて
いる。なお同図において、（１′）は受信入力ディジタ
ル信号または遠端入力ディジタル信号x_jを、（２′）は
信号（１′）のD/A変換出力ｘ（ｔ）を表わし、
（３′）は出力（２′）のエコー信号ｚ（ｔ）を、
（４′）は送話音及び室内音などからなる近端入力信号
ｎ（ｔ）を、（５′）は信号（３′）と信号（４′）の
和による送信入力信号ｓ（ｔ）をそれぞれ表わし、ま
た、（６′）は信号（５′）のA/D変換出力s_jを、
（７′）は残留エコーe_jを表わすこととする。

次に、動作について説明する。

遠端入力x_jはD/A変換され出力ｘ（ｔ）となるが、エコ
ーパス３′では出力ｘ（ｔ）の一部がエコー信号ｚ
（ｔ）として送信側に漏れる。一方、送信側には近端入
力信号ｎ（ｔ）も重畳されるので、結局ｚ（ｔ）＋ｎ
（ｔ）＝ｓ（ｔ）をA/D変換した出力s_jが得られる。こ
れに対しエコーキャンセラ８′は、下記の（１）及び
（２）式に示すような学習同定法により、エコーパス
３′のインパルス応答を逐次推定し、一方ではそのイン
パルス応答を用いてエコー成分を消去する。

であり、Ｎはエコーパスのインパルス応答長に相当する
サンプリング数である。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、上記の方法では、エコーパスのインパルス応答
長分のタップ係数を保持するメモリを必要とするため、
非常に大きな等化時間を必要とする場合には、ハードウ
ェア量が増大する上に実時間処理が難しくなるという問
題があった。

本発明は、許容される範囲内のハードウェア量と演算時
間で、長い等化時間を実現できる優れたエコー消去装置
を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するために、本発明は、エコーパスの
インパルス応答の前半を受信入力列と第１の残留エコー
から推定する機能と、前記推定インパルス応答と受信入
力列のたたみ込み演算により疑似エコーを計算し、送信
入力から前記疑似エコーを引くことにより第１の残留エ
コーを発生させる機能とを有する第１のエコーキャンセ
ラ、及びエコーパスのインパルス応答の後半を極を有す
る離散系の伝達関数の形で近似し、その係数を受信入力
列、前記第１の残留エコー列、第２の残留エコーから推
定する機能と、前記推定伝達関数と受信入力列及び前記
第１の残留エコー列とのたたみ込み演算により疑似エコ
ーを計算し、前記第１の残留エコーから前記疑似エコー
を引くことにより第２の残留エコーを発生させる機能と
を有する第２のエコーキャンセラとを接続し、遅延の小
さいエコー成分はタップ長の短い前記第１のエコーキャ
ンセラで消去し、遅延の大きいエコー成分は係数の数の
少ない前記第２のエコーキャンセラで消去することによ
り少ないハードウェア量と少ない演算量で長い等化時間
を得られるようにした構成を備えるものである。

（作用）本発明は、上記構成により、エコーパスのインパルス応
答を時間軸上で分割し、その前半についてはタップ長の
短い第１のエコーキャンセラにより、その後半について
は伝達関数を有理関数の形で近似し、その係数を逐次推
定する第２のエコーキャンセラにより、それぞれエコー
成分を消去するので、エコーパスのインパルス応答長が
長い場合でも、少ないハードウェア量と少ない演算量で
長い等化時間を実現できる。

（実施例）本発明の一実施例を第１図ないし第３図により説明す
る。第１図は本発明の一実施例の構成を示すシステムブ
ロック図、第２図は本発明の一実施例において用いる第
１のエコーキャンセラの機能ブロック図、第３図は本発
明の一実施例において用いる第２のエコーキャンセラの
機能ブロック図である。

第１図において、１は受信入力ディジタル信号の入力
端、２はD/A変換器、３は２線−４線変換を行うハイブ
リッド回路、給電器及び２線回路からなるエコーパス、
４はバランス回路、５は電話器、６はA/D変換器、７は
送信ディジタル信号の出力端、８は第１のエコーキャン
セラEC1、９は第２のエコーキャンセラEC2である。受信
入力端１はD/A変換器2,第１のエコーキャンセラ８及び
第２のエコーキャンセラ９に、D/A変換器２はエコーパ
ス３に、エコーパス３はバランス回路4,電話器５及びA/
D変換器６に、A/D変換器６は第１のエコーキャンセラ８
に、それぞれ接続している。また、第１のエコーキャン
セラ８は第２のエコーキャンセラ９に、第２のエコーキ
ャンセラ９は送信出力端７に、それぞれ接続されてい
る。

なお、第１図において、（１）は受信入力ディジタル信
号x_jを、（２）は信号（１）のD/A変換出力ｘ（ｔ）を
表わし、（３）は出力（２）のエコー信号ｚ（ｔ）を、
（４）は送話音及び室内音などからなる近端入力信号ｎ
（ｔ）を、（５）は信号（３）と信号（４）の和による
送信入力信号ｓ（ｔ）をそれぞれ表わす。また、（６）
は信号（５）のA/D変換出力s_jを、（７）は第１のエコ
ーキャンセラEC1が出力（６）のs_jよりエコーを除去し
た後の残留エコーe_j ¹を、（８）は第２のエコーキャン
セラEC2が（７）の残留エコーe_j ¹よりさらに遅延の大き
なエコー成分を除去した後の残留エコーe_j ²を、（９）
は第１のエコーキャンセラEC1が近端入力信号ｎ（ｔ）
を検出したことを示す信号t_jを、それぞれ表わすことと
する。

第２図において、11は第１図の信号（１）のx_jの受信入
力端、12は受信入力列を記憶するためのN₁ワードシフト
レジスタ 13は積和演算器、14は第１図信号（６）のs_jの送信入力
端、15は減算器、16は推定インパルス応答を記憶するレジスタの退避用レジスタ 18は加算器、19は推定インパルス応答の２乗ノルム演算器である。21は送信入力端14の送信入力s_jのパワーS_Pjを
計算する演算器S_Pj、22はパワー演算器S_Pjの退避用レジ
スタS_PM、23は第１図の残留エコー（７）に示す第１の
エコーキャンセラEC1の残留エコーe_j ¹のパワーE_Pj ¹を計
算するパワー演算器E_Pj ¹、24はパワー演算器E_Pj ¹の退避
用レジスタE_PM ¹、25は信号x_jのパワーX_Pjを計算するパ
ワー演算器X_Pj、26は第１図の残留エコー（７）に示す
第１のエコーキャンセラEC1の残留エコーe_j ¹の出力端、
27は推定インパルス応答補正用レジスタ19の値のセット
及び推定インパルス応答用レジスタ16と推定インパルス
応答退避用レジスタ17との間、パワー演算器21と退避用
レジスタ22との間及びパワー演算器23と退避用レジスタ
24との間のデータ転送制御等の制御回路、28は第１のエ
コーキャンセラEC1が第１図の（４）に示す近端入力信
号ｎ（ｔ）を検出したことを示す信号t_jの出力端であ
る。

受信入力端11は受信入力用シフトレジスタ12,受信入力
２乗ノルム演算器20及びパワー演算器25に、受信入力用
シフトレジスタ12は積和演算器13,推定インパルス応答
補正用レジスタ19及びパワー演算器25に、それぞれ接続
されている。積和演算器13は減算器15,推定インパルス
応答用レジスタ16及び加算器18に、送信入力端14は減算
器15,パワー演算器21及び制御回路27に、それぞれ接続
されている。減算器15はパワー演算器21,パワー演算器2
3,出力端26及び制御回路27に、推定インパルス応答用レ
ジスタ16は推定インパルス応答退避用レジスタ17及び加
算器18に、加算器18は推定インパルス応答補正用レジス
タ19に、また推定インパルス応答補正用レジスタ19は受
信入力２乗ノルム演算器20に、受信入力２乗ノルム演算
器20はパワー演算器25に、それぞれ接続されている。パ
ワー演算器21は退避用レジスタ22に、退避用レジスタ22
は制御回路27に、パワー演算器23は退避用レジスタ24、
出力端26及び制御回路27に、退避用レジスタ24は制御回
路27に、それぞれ接続されている。パワー演算器25は制
御回路27に、出力端26は制御回路27に、制御回路27は近
端入力検出信号出力端28に、それぞれ接続されている。

第３図において、31は第１図の信号（１）に示すx_jの受
信入力端、32はＭサンプル（０≦Ｍ≦N₁）遅延回路
Z^-M、33は受信入力列を記憶するためのN₂ワードシフト
レジスタ 34は積和演算器、35は推定伝達関数の分子の係数を記憶するためのレジスタ 36は推定伝達関数の分子の係数 37は加算器、38は推定伝達関数の分子係数の補正用レジスタ 39は送受信入力用２乗ノルム演算器 40は第１図の（７）に示す第１のエコーキャンセラEC1
の残留エコーe_j ¹の送信入力端、41は１サンプル遅延回
路Z^-1、42はe_j ¹入力列を記憶するためのN₂−１ワードレ
ジスタ 43は積和演算器、44は推定伝達関数の分母の係数 45は推定伝達関数の分母の係数の退避用レジスタ 46は加算器、47は推定伝達関数の分母の係数 48は加算器、49は減算器、50は第１図の（７）に示す第
１のエコーキャンセラEC1の残留エコーe_j ¹のパワーE_Pj ¹
を計算する演算器E_Pj ¹、51はE_Pj ¹の退避用レジスタ
E_PM ¹、52は第１図の（８）に示す第２のエコーキャンセ
ラEC2の残留エコーe_j ²のパワーE_Pj ²を計算する演算器E
_Pj ²、53はE_Pj ²の退避用レジスタE_PM ²、54はx_j-M+1のパ
ワーX_Pj-M+1を計算するパワー演算器X_Pj-M+1、55は第２
のエコーキャンセラEC2の残留エコーe_j ²の出力端、56は
第２のエコーキャンセラEC2作動停止スイッチ、57は推
定伝達関数分子係数補正用レジスタ38,推定伝達関数分
母係数補正用レジスタ47の値のセット及び推定伝達関数
分子係数用レジスタ35と推定伝達関数分子係数退避用レ
ジスタ36との間、推定伝達関数分母係数用レジスタ44と
推定伝達関数分母係数退避用レジスタ45との間、パワー
演算器50と退避用レジスタ51との間、及びパワー演算器
52と退避用レジスタ53との間のデータ転送制御，スイッ
チ56の切換等の制御を行う制御回路、58は第１図の
（９）に示す第１のエコーキャンセラEC1による近端入
力検出信号t_jの入力端である。

受信入力端31はＭサンプル遅延回路32に、Ｍサンプル遅
延回路32は受信入力用シフトレジスタ33,送受信入力用
２乗ノルム演算器39及びパワー演算器54に、受信入力用
シフトレジスタ33は積和演算器34,推定伝達関数分子係
数補正用レジスタ38及びパワー演算器54に、積和演算器
34は推定伝達関数分子係数用レジスタ35,加算器37及び
加算器48に、推定伝達関数分子係数用レジスタ35は推定
伝達関数分子係数退避用レジスタ36及び加算器37に、加
算器37は推定伝達関数分子係数補正用レジスタ38に、推
定伝達関数分子係数補正用レジスタ38は送受信入力用２
乗ノルム演算器39及び推定伝達関数分母係数補正用レジ
スタ47に、それぞれ接続されている。送受信入力用２乗
ノルム演算器39は送信入力端40及び推定伝達関数分母係
数補正用レジスタ47及びパワー演算器54に、送信入力端
40は１サンプル遅延回路41,減算器49,パワー演算器50及
び制御回路57に、１サンプル遅延回路41は送信入力用シ
フトレジスタ42,減算器49,パワー演算器50及び制御回路
57に、送信入力用シフトレジスタ42は積和演算器43及び
推定伝達関数分母係数補正用レジスタ47に、積和演算器
43は推定伝達関数分母係数用レジスタ44,加算器46及び
加算器48に、推定伝達関数分母係数用レジスタ44は推定
伝達関数分母係数退避用レジスタ45及び加算器46に、加
算器46は推定伝達関数分母係数補正用レジスタ47に、そ
れぞれ接続されている。加算器48は第２のエコーキャン
セラEC2作動停止スイッチ56に、減算器49はパワー演算
器50,パワー演算器52,送信出力端55,第２のエコーキャ
ンセラEC2作動停止スイッチ56及び制御回路57に、パワ
ー演算器50は退避用レジスタ51及び制御回路57に、退避
用レジスタ51は制御回路57に、パワー演算器52は退避用
レジスタ53及び制御回路57に、退避用レジスタ53は制御
回路57に、パワー演算器54は制御回路57に、制御回路57
は入力端58にそれぞれ接続されている。

次に本発明の一実施例の動作について説明する。第１図
においては、エコーパスの伝達関数は、と表わされると仮定している。この場合、式（３）の伝
達関数のインパルス応答長は無限なので、H₁（Ｚ）,B
（Ｚ）,A（Ｚ）の係数を正しく推定できれば、非常に長
い等化時間を持つエコー消去装置を実現できる。式
（３）より送信入力信号Ｓ（Ｚ）を求めると、 S(Z)=X(Z)H_１(Z){Z^-MX(Z)B(Z)+S(Z)A(Z)} （４）となる。第１のエコーキャンセラEC1は、式（３）右辺
のH₁（Ｚ）の係数を逐次推定し、式（４）右辺第１項の
エコー成分を消去する。また、第２のエコーキャンセラ
EC2は、式（３）右辺のＢ（Ｚ）,A（Ｚ）の係数を逐次
推定し、式（４）右辺第２項のエコー成分を消去する。

上記のような動作を行う第１のエコーキャンセラEC1の
演算は、前記の式（１），（２）と同様に（５），
（６）のようになる。

第２図において、積和演算器13と減算器15は、上記の式
（５）を実行し、第１の残留エコーe_j ¹を26に出力する
ものである。また、推定インパルス応答補正用レジスタ
19は式（６）の右辺第２項を計算したものであり、加算
器18により式（６）が実行される。一方、制御回路27
は、送信入力端14よりの送信入力s_jのパワーS_Pjを計算
するパワー演算器21,パワー演算器S_Pjの退避用レジスタ
22,第１のエコーキャンセラEC1の残留エコーe_j ¹のパワ
ーE_Pj ¹を計算するパワー演算器23及びパワー演算器E_Pj ¹
の退避用レジスタ24のパワー比較により近端入力信号ｎ
（ｔ）を検出し、検出した場合は、上記の式（６）に示
される推定演算を停止するとともに、検出フラグt_j＝１
を出力端28に出力する。

また、第２のエコーキャンセラEC2の演算は、式
（７），（８），（９）のようになる。

なお、式（７），（８），（９）の収束性，安定性は証
明されている。

第３図において、積和演算器34,積和演算器43,加算器48
及び減算器49は、上記の式（７）を実行し、第２のエコ
ーキャンセラEC2の残留エコーe_j ²を出力端55より出力す
る。推定伝達関数分子係数補正用レジスタ38は、式
（８）の右辺第２項を計算したものであり、加算器37に
より式（８）が実行される。また、推定伝達関数分母係
数補正用レジスタ47は、式（９）の右辺第２項を計算し
たものであり、加算器46により式（９）が実行される。
一方、制御回路57は、第１のエコーキャンセラEC1の制
御回路27と同様に、第１のエコーキャンセラEC1の残留
エコーe_j ¹のパワーE_Pj ¹を計算する演算器50,パワー演算
器E_Pj ¹の退避用レジスタ51,第２のエコーキャンセラEC2
の残留エコーe_J ²のパワーE_Pj ²を計算する演算器52及び
パワー演算器E_Pj ²の退避用レジスタ53のパワー比較によ
り近端入力を検出する。但し、第２のエコーキャンセラ
EC2は、第１のエコーキャンセラEC1,第２のエコーキャ
ンセラEC2のいずれかが近端入力信号を検出した時は、
スイッチ56によりその動作が停止される。

このため、近端入力信号が検出された時には第１のエコ
ーキャンセラEC1のみが有効なので、打消量は低下する
が、遠端入力がない場合はもともとエコーが生じないの
で問題はない。打消量の低下が影響するのは遠端入力，
近端入力がともに加わる時であるが、このような場合は
ほとんど無く、しかも近端入力が第２のエコーキャンセ
ラEC2で消去すべきエコー成分をマスクするので、実用
上問題はない。

このように、上記実施例によれば、エコーパスの伝達係
数を式（９）の形で推定してゆくので、等化時間の長い
エコー消去装置を実現できる。また、式（３）において
係数はN₁＋１ワードでよく、インパルス応答長分の容量
を必要としないので、ハードウェア量，演算量とも軽減
できる。

（発明の効果）本発明によれば、接続された第１のエコーキャンセラEC
1と第２のエコーキャンセラEC2が、エコーパスが極を有
する伝達関数で表わされるものとしてその係数を逐次推
定してエコーを消去してゆくので、少量のハードウェア
量と演算量で大きな等化時間を実現でき、さらに、第１
のエコーキャンセラEC1及び第２のエコーキャンセラEC2
の演算処理は従来のエコーキャンセラの演算処理と全く
同型なので、ハードウェア構成あるいはソフトウェアを
複雑化することなく容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すシステムブロッ
ク図、第２図は本発明の一実施例において用いる第１の
エコーキャンセラEC1の機能ブロック図、第３図は本発
明の一実施例において用いる第２のエコーキャンセラEC
2の機能ブロック図、第４図は本発明の一実施例に適用
される従来のエコーキャンセラを含む系の概略ブロック
図である。１……受信入力端、２……D/A変換器、３……エコーパ
ス、４……バランス回路、５……電話器、６……A/D変
換器、７……送信出力端、８……第１のエコーキャンセ
ラEC1、９……第２のエコーキャンセラEC2、11……受信
入力端、12……受信入力用シフトレジスタ、13……積和
演算器、14……送信入力端、15……減算器、16……推定
インパルス応答用レジスタ、17……推定インパルス応答
退避用レジスタ、18……加算器、19……推定インパルス
応答補正用レジスタ、20……受信入力２乗ノルム演算
器、21……パワー演算器、22……退避用レジスタ、23…
…パワー演算器、24……退避用レジスタ、25……パワー
演算器、26……出力端、27……制御回路、28……近端入
力検出信号出力端、31……受信入力端、32……Ｍサンプ
ル遅延回路、33……受信入力用シフトレジスタ、34……
積和演算器、35……推定伝達関数分子係数用レジスタ、
36……推定伝達関数分子係数退避用レジスタ、37……加
算器、38……推定伝達関数分子係数補正用レジスタ、39
……送受信入力用２乗ノルム演算器、40……送信入力
端、41……１サンプル遅延回路、42……送信入力用シフ
トレジスタ、43……積和演算器、44……推定伝達関数分
母係数用レジスタ、45……推定伝達関数分母係数退避用
レジスタ、46……加算器、47……推定伝達関数分母係数
補正用レジスタ、48……加算器、49……減算器、50……
パワー演算器、51……退避用レジスタ、52……パワー演
算器、53……退避用レジスタ、54……パワー演算器、55
……送信出力端、56……EC2作動停止スイッチ、57……
制御回路、58……EC1による近端入力検出信号入力端。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エコーパスのインパルス応答の前半を受信
入力列と第１の残留エコーから推定する機能と、前記推
定インパルス応答と受信入力列のたたみ込み演算により
疑似エコーを計算し、送信入力から前記疑似エコーを引
くことにより第１の残留エコーを発生させる機能とを有
する第１のエコーキャンセラ、及びエコーパスのインパ
ルス応答の後半を極を有する離散系の伝達関数の形で近
似し、その係数を受信入力列、前記第１の残留エコー
列、第２の残留エコーから推定する機能と、前記推定伝
達関数と受信入力列及び第１の残留エコー列とのたたみ
込み演算により疑似エコーを計算し、前記第１の残留エ
コーから前記疑似エコーを引くことにより第２の残留エ
コーを発生させる機能とを有する第２のエコーキャンセ
ラとを接続し、遅延の小さいエコー成分はタップ長の短
い前記第１のエコーキャンセラで消去し、遅延の大きい
エコー成分は係数の数の少ない前記第２のエコーキャン
セラで消去することにより、少ないハードウェア量と少
ない演算量で長い等化時間を得られるようにしたエコー
消去装置。